[發明專利]在CMP后使用的清潔組合物及其相關方法

有效

• 申請號: 201580039131.3
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN106661518B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: R.伊萬諾夫;柯政遠;F.孫
• 申請（專利權）人: 嘉柏微電子材料股份公司
• 主分類號: C11D7/26
• 分類號: C11D7/26;C11D7/32;C11D7/36;C11D7/04;H01L21/304
• 代理公司: 11105 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 孫梵

本發明提供一種組合物，其用于在化學機械拋光后自半導體晶片清潔污染物。該清潔組合物含有大體積保護配體、有機胺、有機抑制劑及水。本發明亦提供使用該清潔組合物的方法。

【發明背景】

半導體晶片通常由其上形成多個晶體管的基板(例如硅晶片)構成。晶體管以化學及物理方式連接至基板中且經由使用熟知的多級共面互連件互連以形成功能電路。典型的多級互連件包括由(例如)以下中的一者或多者組成的堆迭薄膜：鈦(Ti)、硝酸鈦(TiN)、銅(Cu)、鋁(Al)、鎢(W)、鉭(Ta)或其任意組合。

用于形成功能多級共面互連件的傳統技術涉及經由化學機械拋光(CMP)平坦化互連件的表面。CMP涉及同時化學及機械拋光上覆第一層以暴露非平面第二層的表面，其上形成有第一層(例如參見美國專利4,671,851；4,910,155；4,944,836；6,592,776；7,524,347；及8,518,135)。

CMP制程通常涉及含有在酸性或堿性溶液中的磨料粒子(例如二氧化硅或氧化鋁)的拋光組合物(亦稱作拋光漿液)。在典型CMP制程中，將晶片正面朝下安裝于CMP工具中的載體上。使用一定力推動載體及晶片向下移向拋光墊。載體及晶片在CMP工具的拋光臺上的旋轉拋光墊上方旋轉。隨后在拋光制程期間將拋光組合物引入旋轉晶片與旋轉拋光墊之間。

盡管常規CMP制程適于拋光，但其往往在晶片表面上留下不期望的污染物。具體而言，經拋光晶片的非金屬基板(例如，二氧化硅)通常經拋光組合物的殘留部分(例如二氧化硅或氧化鋁磨料粒子)以及經拋光組合物及所拋光材料的金屬離子污染。所述污染物會對半導體晶片的性能具有不良效應。因此，在將拋光組合物施加至半導體表面后，通常在完成CMP后，自晶片表面利用清潔水溶液洗滌拋光組合物(例如，參見美國專利4,051,057；5,334,332；5,837,662；5,981,454；6,395,693；及6,541,434及美國專利公開2009/0130849)。

典型的CMP后清潔組合物在清潔半導體晶片中尚無法完全令人滿意。舉例而言，獲得實現所拋光材料的低腐蝕及良好清潔的清潔溶液已成為挑戰。因此，業內仍需要有效地清潔源自拋光組合物、拋光墊及半導體表面的所拋光材料的污染物、同時亦最小化腐蝕的組合物和/或方法。本發明試圖提供該半導體清潔組合物。自本文提供的本發明的說明將闡明本發明的這些及其他優點。

【發明內容】

在一個方面，本發明提供用于在化學機械拋光后自半導體晶片清潔污染物的組合物。所述組合物包含以下物質、由以下物質組成或基本上由以下物質組成：(a)一種或多種選自以下的大體積保護配體：馬來酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、次氨基乙酸(NTA)、羥基乙烷二磷酸(HEDA)、乙二胺四亞甲基磷酸、氨基三(亞甲基磷酸)(ATMP)、羥乙基亞氨基二乙酸(HIDA)、二亞乙基三胺五乙酸(DPTA)、半胱氨酸(Cys)、抗壞血酸(Asc)、氫氧化膽堿及氫氧化季銨，(b)一種或多種有機胺，(c)一種或多種有機抑制劑，及(d)水。有機胺以基于組合物的總重量約0.001wt.％至約5wt.％的量存在，大體積保護配體對有機胺的重量比為約1:1或更高，且組合物具有約9至約13的pH。

在另一方面，本發明提供用于在化學機械拋光后自半導體晶片清潔污染物的組合物。組合物包含以下物質、由以下物質組成或基本上由以下物質組成：(a)一種或多種選自以下的大體積保護配體：馬來酸、EDTA、NTA、HEDA、乙二胺四亞甲基磷酸、ATMP、HIDA、DPTA、Cys、Asc、氫氧化膽堿及氫氧化季銨，(b)一種或多種有機胺，(c)一種或多種包含螯合還原劑及氧清除劑的雙重有機抑制劑，及(d)水。所述組合物具有約9至約13的pH。

在另一方面，本發明提供清潔方法。該方法包含以下步驟、由以下步驟組成或基本上由以下步驟組成：(a)提供具有由半導體晶片的化學機械拋光產生的污染物的半導體晶片，及(b)使半導體晶片表面與如本文所述的組合物接觸，用于在化學機械拋光后自半導體晶片清潔污染物以自半導體晶片表面移除至少一些污染物。